某綜合樓結(jié)構(gòu)改造的可行性分析

徐 華，李兆勤，肖 珍，虞孔安

（1.湖南博聯(lián)檢測集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖南 常德 415000；2.常德陽明湖投資開發(fā)有限公司，湖南 常德 415000；3.湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院，湖南 常德 415000）

1 工程概況

某綜合樓為底層局部大開間轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，共六層，使用功能為綜合樓，建筑長度為37.6m，建筑寬度為12.0m，一層層高為4.2m，二層及以上層高均為3.0m，建筑高度為19.2m，總建筑面積約為2400m2。

該房屋修建于1998 年，當(dāng)時(shí)房屋按89 年系列規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直至今日，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)多次修改、提高，當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)范對房屋結(jié)構(gòu)安全性、抗震設(shè)防要求均偏低?，F(xiàn)擬將對該房屋部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，為確定其改造方案是否可行，有必要對房屋開展檢測鑒定分析。

2 房屋改造方案

本次改造部分主要為二層樓面及以下部分結(jié)構(gòu)，通過拆除原有結(jié)構(gòu)部分墻體、新增混凝土柱、梁、板結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以擴(kuò)大原有一層結(jié)構(gòu)的使用空間。具體為：拆除一層1-29 軸交C 軸磚墻、一層17 軸交C-D 軸磚墻、一層20 軸交C-D 軸磚墻、一層26 軸交C-G 軸磚墻、一層18 軸-21 軸交F 軸磚墻、一層23 軸-25 軸交F 軸磚墻；新增一層1-29 軸交A 軸磚墻；新增1-29軸交A 軸共12 個柱及柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，新增一層18 軸交F軸柱及柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、21軸交F柱及柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、23 軸交F 柱及柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、26 軸交F 柱及柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、26 軸交E 柱及柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、29 軸交E 柱及柱下獨(dú)立基礎(chǔ)；新增18 軸-21 軸交F 軸梁、23 軸-26 軸交F 軸梁、19 軸-25 軸交H 軸梁、19 軸交F 軸-G 軸梁、25 軸交F 軸-G 軸梁、26 軸-29 軸交E 軸梁、26 軸交D 軸-H 軸梁；新增1 軸-29 軸交A 軸-C 軸范圍內(nèi)梁及現(xiàn)澆板（板厚80mm）；擬改造方案未改變原房屋二層及以上結(jié)構(gòu)布置。

3 房屋現(xiàn)狀調(diào)查與檢測

3.1 基本情況

該房屋為底層局部大開間轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，查閱《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18203-2015）續(xù)表C.18 可知：建筑抗震設(shè)防烈度為7 度（0.10g）[1]；依據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）第6.0.8 條規(guī)定，該房屋抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）[2]；根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）可知：該房屋基本風(fēng)壓為0.4kN/m2，基本雪壓為0.5kN/m2（50 年一遇），地面粗糙度類別為B 類[3]；根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.2 條及7.1.9 條可知：該房屋底層框架抗震等級為二級[4]。

3.2 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

3.2.1 地基基礎(chǔ)

該房屋地勢較平坦，地基穩(wěn)定，無滑動跡象；基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、墻下條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.8m，混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號為C20，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk 為200kPa；未發(fā)現(xiàn)該房屋上部結(jié)構(gòu)存在因地基不均勻沉降產(chǎn)生的反應(yīng)。

3.2.2 上部結(jié)構(gòu)

該房屋框架柱及轉(zhuǎn)換梁截面偏小，傳力途徑較為復(fù)雜。根據(jù)設(shè)計(jì)資料顯示：該房屋上部主體工程中混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)標(biāo)號均為C20，柱、梁主筋采用二級鋼筋（HRB335），樓板鋼筋及柱、梁箍筋采用一級鋼筋（HPB235），現(xiàn)澆板鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值為15mm，梁鋼筋保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值為25mm；承重墻體材料采用240mm 厚燒結(jié)普通磚砌筑，磚強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為MU7.5，一層至四層墻體砌筑砂漿設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為M5，其余層墻體砌筑砂漿設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為M2.5。

表1 部分框架柱軸壓比復(fù)核

3.3 質(zhì)量缺陷

該房屋部分底框梁存在粉刷層脫落、露筋的現(xiàn)象；部分預(yù)制樓板板間有細(xì)微裂縫；1-27 軸交A-B 軸范圍內(nèi)懸挑梁、預(yù)制板底部有滲水、發(fā)霉、粉刷層脫落等現(xiàn)象。屋面形式為現(xiàn)澆板平屋面，暫未見屋面板有明顯滲水現(xiàn)象。

3.4 結(jié)構(gòu)檢測

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50344-2019）相關(guān)要求[5]，對該房屋進(jìn)行抽樣檢測，具體包括混凝土抗壓強(qiáng)度、砌塊抗壓強(qiáng)度、砂漿抗壓強(qiáng)度、鋼筋間距、鋼筋保護(hù)層厚度、樓板厚度、層高、構(gòu)件尺寸、房屋傾斜等方面內(nèi)容。

經(jīng)檢測，該房屋所檢柱構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值為25.5MPa～27.1MPa；所檢梁構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值為25.3MPa～27.3MPa；所檢墻體砌筑磚抗壓強(qiáng)度推定強(qiáng)度等級為MU10；所檢一至六層砌體砂漿強(qiáng)度推定值分別為3.3MPa、3.1MPa、3.1MPa、3.0MPa、3.3MPa、3.2MPa；所檢板構(gòu)件板底鋼筋間距X 方向平均值為155mm～162 mm，Y 方向平均值為157mm～161mm；所檢板類構(gòu)件鋼筋保護(hù)層厚度為5mm～16mm；所檢梁類構(gòu)件鋼筋保護(hù)層厚度為14mm～26mm；所檢樓板厚度平均值為118mm～122 mm；所檢一層～六層高平均值分別為4198mm、2999 mm、3002mm、3000mm、2999mm、3004mm；所檢柱構(gòu)件尺寸均為350mm×350mm；梁構(gòu)件尺寸分別為250mm×750mm、300mm×650mm、300mm×600 mm、350mm×750mm、150mm×300mm；所檢構(gòu)件頂點(diǎn)最大位移值為22mm。

4 承載力復(fù)核

按擬定方案，利用PKPM 結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對房屋結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行復(fù)核分析。

4.1 地基基礎(chǔ)承載力

對該房屋所有獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行了承載力復(fù)核，大部分基礎(chǔ)承載能力不滿足要求。

4.2 鋼筋混凝土柱計(jì)算復(fù)核

該房屋六層底層局部大開間轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，建筑高度為19.2m，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.2 條及第7.1.9 條可知：該房屋底層框架抗震等級為二級；根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第6.3.6 條可知：抗震等級為二級的框架柱軸壓比應(yīng)按0.75 控制[6]。根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，該房屋部分框架柱軸壓比大于0.75，大部分柱實(shí)際配筋不滿足計(jì)算配筋的要求。具體計(jì)算結(jié)果如表2、3 所示。

表2 部分框架柱配筋復(fù)核

表3 部分混凝土梁正截面配筋復(fù)核

4.3 鋼筋混凝土梁計(jì)算復(fù)核

對該房屋所有結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行了配筋校核，部分混凝土梁正截面、斜截面承載力不滿足計(jì)算配筋的要求。具體計(jì)算結(jié)果如表4、5 所示。

表4 部分混凝土梁斜截面配筋復(fù)核

5 總結(jié)

通過經(jīng)現(xiàn)場檢測和承載能力計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)按擬定方案對該房屋二層樓面及以下部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造方案是可行的，但考慮到原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能滿足現(xiàn)有使用的承載能力要求，必須對房屋的部分基礎(chǔ)、框架柱、框架梁進(jìn)行加固處理。改造施工前應(yīng)采取措施對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，施工過程中應(yīng)避免對原結(jié)構(gòu)造成破壞，嚴(yán)禁在柱、梁、板構(gòu)件上開洞。同時(shí)考慮到該房屋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件碳化深度較大，為避免鋼筋銹蝕，提高結(jié)構(gòu)耐久性，應(yīng)對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件采取相應(yīng)防護(hù)或修補(bǔ)措施。